חוסר הביטוי של הגן הוא תוצאה של הרחבה בחזרות דנ”א לא תקינות באזור הבקרה המכתיב את פעילות הגן.
חוקרים באוניברסיטה העברית הצליחו לראשונה לייצר תאי עצב מתאי גזע של חולים בתסמונת כרומוזום ה-X השביר, הסיבה השכיחה ביותר לפיגור שכלי תורשתי בבנים המשפיעה על מאות אלפי חולים ברחבי העולם. עוד הצליחו החוקרים למצוא חומר שמאפשר את חידוש פעילותו של אחד הגנים שגורם לתסמונת.
המחקר נערך על ידי תלמיד המחקר אורי בר-נור ותלמידת הבוגר ענבל כספי בהנחייתו של פרופ’ נסים בנבניסטי מהמכון למדעי החיים באוניברסיטה העברית בירושלים ופורסם לאחרונה בכתב העת הנחשב Journal of Molecular Cell Biology. החוקרים מצאו לראשונה כי תרופה המונעת מתילציה של דנ”א יכולה להשפיע באופן ספציפי על תאי העצב שגורמים לסימפטומים במחלת כרומוזום ה-X השביר.
תסמונת כרומוזום ה-X השביר נגרמת עקב חוסר ביטוי של הגן FMR1 שעל פיו נוצר חלבון החיוני לפעילות קוגניטיבית תקינה של תאי עצב במוח. ביטוי של גן הוא התהליך בו נוצר חלבון על סמך המידע הנמצא במולקולות הדנ”א. בהתאם, כאשר גן לא מתבטא לא נוצר חלבון. במקרה של תסמונת כרומוזום ה-X השביר, חוסר הביטוי של הגן מתרחש על אף שרצף הדנ”א המכיל את הידע שעל פיו מקודד החלבון המיוצר מהגן תקין.
חוסר הביטוי של הגן הוא תוצאה של הרחבה בחזרות דנ”א לא תקינות באזור הבקרה המכתיב את פעילות הגן. בעקבות זאת יש הוספה לא תקינה של מולקולות מתיל, בתהליך שנקרא מתילציה, לאזור הבקרה של הגן. למולקולות מתיל יש חשיבות בבקרה על ביטוי גנים. קישור של מולקולות אלה אל הדנ”א מאפיין מצבים של חוסר בביטוי גנים ומכאן חוסר בחלבון. על פי התיאוריה המחקרית, ניתן לטפל בתסמונת בעזרת חומרים ש”יסירו” את מולקולות המתיל מאזור הבקרה וכך תחודש פעילותו התקינה של הגן.
לשם עריכת הבדיקות נזקקו החוקרים לתאי עצב בהם הגן לא מתבטא. לשם כך השתמשו החוקרים בטכנולוגיה חדשנית של “תכנות מחדש” על מנת ליצור תאי גזע פלוריפוטנטיים מתאי עור של חולים בתסמונת. תאי גזע פלוריפוטנטיים ייחודיים ביכולתם להתמיין ולהפוך לכל סוג של תא אדם בתנאי תרבית והחוקרים ניצלו תכונה זו על מנת להפוך את תאי הגזע לתאי עצב.
“החומר שמצאנו הצליח להפריד את מולקולות המתיל מאזורי הבקרה של הגן, ובכך לגרום להפעלה מחודשת שלו הן בתאי הגזע והן בתאי העצב שבתרבית”, מסביר בר-נור. “כבר שנים מוכרת יכולתו של החומר הזה להסיר מולקולות מתיל מאזורי בקרה של גנים והוא אף משמש כתרופה במחלות אחרות, אך זו הפעם הראשונה בה הודגם שימוש מוצלח בו בתאי עצב של חולים בתסמונת כרומוזום ה-X השביר”.
עוד הראו החוקרים כי לאחר שהגן חוזר להתבטא בתאים, אין צורך במתן ממושך של החומר. אזורי הבקרה נותרים “נקיים” ממולקולות המתיל והגן ממשיך להתבטא בהם גם בלעדיו, מה שמעודד שימוש אפשרי בחומר כתרופה.
“אמנם המרחק בין הפעלה מחודשת של הגן בתאי חולים בתרבית לבין הפעלתו בחולים עצמם עדיין רב, אך הגילוי כי ניתן לחדש את פעילות הגן בתאי עצב פגומים מחולים פותח פתח לחקור את הפעלתו מחדש גם בהם”, מסכם בר-נור.
